TW201345869A - 用於燒結平面陶瓷之方法及裝置 - Google Patents

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Hiroaki Miyagawa
Guang Pan
Hironaka Fujii
Bin Zhang
Amane Mochizuki
Toshitaka Nakamura
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Nitto Denko Corp
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Abstract

一種使用本文敘述的篩網或網格而燒結平面陶瓷的方法及裝置。

Description

用於燒結平面陶瓷之方法及裝置
本文敘述陶瓷材料，像是磷光體(phosphors)，可藉由加熱在兩個篩網(mesh)結構之間的前驅材料來燒結的方法。這樣的方法降低陶瓷材料的曲度(camber)、撓曲(warping)及破裂(cracking)。本文亦敘述根據此方法製造之陶瓷材料及包含這些陶瓷材料的裝置。
粉末的燒結是製造各式各樣陶瓷材料的一部分過程。一般來說，燒結包含混和水、黏著劑(binder)、去凝劑(deflocculant)及陶瓷粉末以形成漿料(slurry)，接著藉由例如噴霧乾燥(spray-drying)將漿料乾燥以形成乾化的粉末，在如模具裡把乾化的粉末壓平，以形成生坯體(green body)(即未燒結的陶瓷產品)，在低溫下加熱生坯體以燒出黏著劑，接著在高溫下燒結，把陶瓷粒子熔融在一起而成陶瓷材料。
現已知燒結與陶瓷粉末被固化時，陶瓷材料的大量收縮有關。而收縮又將使得曲度或撓曲及破裂增加，以及陶瓷材料的表面損壞。
本發明揭露關於燒結陶瓷材料的方法，其降低或消除關於陶瓷材料燒結時的此些困難。
本發明揭露關於燒結像是磷光體之陶瓷材料的方法，包含加熱在兩個篩網(mesh)(或網格, lattice)結構之間的前驅材料。這些方法降低陶瓷材料的曲度(camber)或撓曲(warping)及破裂(cracking)。在某些實施例中，這些方法可用於當燒結過程之加熱步驟在壓力下進行時。
一些實施例包含燒結陶瓷的方法，包含：加熱介於第一篩網與第二篩網之間的陶瓷前驅材料，其中在加熱過程中，至少陶瓷前驅材料的第一部分接觸第一篩網，且至少陶瓷前驅物的第二部分接觸第二篩網，因此製得燒結的陶瓷板。在更進一步的實施例中，陶瓷前驅材料為包含陶瓷粒子的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。在某些實施例中，陶瓷前驅材料可滑動地接觸第一篩網及第二篩網。
在某些實施例中，篩網包含導熱材料。在更進一步的實施例中，導熱材料具有大於未燒結的陶瓷緊密物之燒結溫度的裂解溫度。在一些實施例中，裂解溫度大於燒結溫度至少200℃。
在本方法的一些實施例中，陶瓷前驅材料為溶劑、黏著劑及陶瓷粒子的漿料之產品，其在足夠地高溫下加熱，以揮發或燒出實質上所有的黏著劑及溶劑。在某些實施例中，陶瓷前驅材料為包含陶瓷粒子的一種未燒結的生坯片形式。
在一些實施例中，陶瓷前驅材料在複數個實質上周期分佈的接觸點或線，可滑動地接觸第一篩網及/或第二篩網。在某些實施例中，每平方吋接觸點或線的數目為約500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500或10000。
本方法的某些實施例，更包含施加足夠地壓力至前驅材料，以降低燒結的陶瓷板的曲度，但允許陶瓷前驅材料與第一篩網及/或第二篩網滑動囓合(sliding engagement)。在一些實施例中，燒結的陶瓷板之曲度係小於50μm/mm2的垂直位移。在一些實施例中，施加的足夠壓力包含設置約0.1gm/cm2至約20 gm/cm2金屬板在第一篩網上。
在本方法的某些實施例中，導熱材料包含不銹鋼、鐵、鐵合金、銅、銅合金、鈮、鈮合金、鉬、鉬合金、鎳、鎳合金、鉑、鉑合金、鉭、鉭合金、鈦、鈦合金、鎢、鎢合金、錸、錸合金或其中任何組合。在一些實施例中，導熱材料大量地包含鎢。在其他實施例中，導熱材料包含鎢：鉬合金。在某些實施例中，鎢：鉬合金為約3%的鉬。
在一些實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆配置成平紋織。在其他實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆配置成斜紋織。
在一些實施例中，陶瓷前驅材料為包含氧化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。在一些實施例中，氧化物材料包含金屬元素像是，例如但不限於，矽。在一些實施例中，陶瓷前驅材料為包含石榴石材料，例如但不限於，釔的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。在一些實施例中，陶瓷前驅材料為包含氮化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。在一些實施例中，陶瓷前驅材料為包含氮氧化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。在一些實施例中，氮氧化物材料包含金屬元素像是，例如但不限於，矽。
在一些實施例中，第一篩網及第二篩網任一或兩者皆包含相交成約10°、約15°、約30°、約45°、約60°或約80°的角度的線。在一些實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆包含相交成90°的角度的線。
在一些實施例中，第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆具有為約每吋5條線至約每吋500條線之篩網尺寸。在某些實施例中，篩網尺寸為約每吋40條線、約每吋50條線、約每吋60條線、約每吋70條線或約每吋80條線。在某些實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆具有篩網尺寸其為約每吋30條線至約每吋100條線，且線直徑小於約400μm。
在一些實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆具有於兩種維度上皆相同之篩網尺寸。在某些實施例中，篩網尺寸為約每吋40 x 40線、約每吋50 x 50線、約每吋60 x 60線、約每吋70 x 70線或約每吋80 x 80線。
在一些實施例中，第一篩網及第二篩網之任一或兩者皆具有於兩種維度上不相同之篩網尺寸。
進一步的實施例關於依據本文所述的任何一個方法製得之一種燒結的陶瓷板。而其他實施例關於包含依據本文所述的任何一個方法製得的燒結的陶瓷板之一種發光裝置。
10、20、30．．．線
15、25、35、45．．．線
50．．．接觸點
60．．．篩網開口
70．．．篩網尺寸
85．．．接觸線
101．．．璘光體陶瓷
102．．．LED
210、220、230．．．線
205、215、225、235．．．線
310．．．前驅材料
320．．．第一篩網
330．．．第二篩網
340、350．．．熱傳導板
第1A-C圖說明包含相交線之篩網的實施例中之接觸點。第1A圖及第1B圖具體描繪篩網的交織類型之一實施例。
第1D圖描繪斜紋織的接觸線。
第2A及2B圖說明其中相交線彼此重疊的篩網的一實施例。
第3圖說明用於燒結的陶瓷材料的板結構之一實施例。
第4圖說明包含陶瓷磷光體的發光裝置之一實施例。
第5圖說明如本文某些實施例中敘述的曲度量測。
第6圖說明測量之撓曲與篩網中接觸點或線的數量之間的關聯性。
第7圖說明測量之表面粗糙度(Ra)與篩網中接觸點或線的數量之間的關聯性。
本文敘述的方法中，陶瓷前驅材料在像是第一篩網及第二篩網之兩個篩網結構間加熱。前驅材料通常是平面的形式。一般前驅材料的第一部分或於板子的情況為一側邊，與第一篩網接觸，而第二部分，或是板子的側邊，去接觸第二篩網。第一篩網及第二篩網可為相同的或不同的篩網類型，且可包含相同或不同的材料。
第一篩網或第二篩網(本文全部簡稱為「篩網」)指包含相交的條或線(參照以下全部簡稱為「線」)之任何結構。藉由本文使用之「相交的」只為了產生線被接觸處之接觸點50，參看例如第1A-1C圖。相交的線產生篩網開口60。第1C圖。篩網的總數或篩網的尺寸70指量測的每一吋、公分或其他單位中的任何一個方向的線的數目(一般指一個方向的為「經線(warp)」而在另一方向的為「緯線(weft)」或「緯紗(shute)」)。看第1C圖。各式各樣的實施例中之任一的篩網的特殊特性可根據環境而變化；例如，篩網尺寸、篩網開口的尺寸及形狀等。
在一些實施例中，篩網被設置成使得篩網的交叉線相互交織。透過「交織」表示，每一條線通過一或多個其相交線的上方和下方。第1A圖描繪交織的篩網結構的一種類型之一例，其中線10、20及30與線15、25、35、及45交織。同時參照第1B圖，其中線30與線15、25、35、及45交織。在這樣的實施例中，當一條線放置在另一條線上時，接觸點形成。看例如第1B圖，其中接觸點50形成在交織的結構中之線30與線15、25、35、及45相織處的每一個點。在一些實施例中，篩網被設置成使篩網的相交線彼此重疊。看例如第2A圖，其中線205、215、225、及235與線210、220及230重疊。亦看第2B圖，其中線210與線205、215、225及235重疊。
在一些實施例中，篩網可設置為交織的與重疊的線的組合；即篩網的相交線交替地重疊及彼此交織。
對於像是斜紋織(第1D圖)的織法，其中篩網相交的線同時覆蓋於兩條(或更多)相交線，而非一條，之上面及下面，可形成接觸線而不是接觸點。此接觸線85可藉由重疊兩條或更多條相交線之線的一部分形成。
線幾乎可以接近任何角度彼此相交。舉例來說，篩網可包含實質上互相垂直的相交線，亦即，相交線彼此呈現直角或90o。第1A圖描繪這樣的篩網結構的實施例，其中線10、20及30，與線15、25、35及45實質上為直角。亦看第1C圖及第2A圖。一個篩網亦可包含彼此為像是10o、15o、30o、45o、60o、80o之其他角度，或是以任何這些值為邊界範圍內或是介其中的任何角度的相交線。
在一些實施例中，篩網開口為正方形。在其他實施例中，篩網開口為長方形。
在一些實施例中，接觸點或線可周期性地分佈在整個篩網上。在一些實施例中，接觸點或線可為實質上規律地或均勻地在整個篩網上分佈或間隔。在整個篩網上接觸點或線可實質上彼此相同。
篩網中線之間的間隔可在各式各樣的實施例中依據環境而有所變化，以產生各式各樣的篩網尺寸。在一些實施例中，篩網可具有的篩網尺寸為約5條線/吋至約500條線/吋、約7條線/吋至約200條線/吋、約10條線/吋至約200條線/吋、約10條線/吋至約100條線/吋、約15條線/吋至約200條線/吋、約15條線/吋至約100條線/吋、約20條線/吋至約200條線/吋、約20條線/吋至約100條線/吋、約10條線/吋、約30條線/吋、約40條線/吋、約50條線/吋、約60條線/吋或以任何這些值為邊界範圍或是介於其中的任何篩網尺寸。篩網尺寸可為在兩個的方向皆相同，例如，10 x 10、20 x 20、30 x 30、40 x 40、50 x 50、60 x 60、70 x 70、80 x 80、90 x 90、100 x 100等(如此呈現正方形的篩網)，或是不同，例如，10 x 20、20 x 30等(如此呈現長方形的篩網)。
篩網可為任何形狀，像是正方形、長方形、圓形、橢圓形等。
篩網裡的線之橫截面可實質上為圓形(例如看第1A及1B圖)，或是可具有其他的形狀像是正方形、長方形(例如看第2B圖)、橢圓形、半圓形等。篩網裡的線之尺寸亦可在各式各樣的實施例中而有所變化。一條線可具有在任何適宜的範圍內之直徑或厚度。舉例來說，一些線可具有直徑約10μm至約1mm、約20μm至約500μm、約50μm至約400μm、約50μm、約70μm、約69μm、約100μm、約102μm、約120μm、約127μm、約130μm、約380μm、約381μm、或以任何這些值為邊界範圍內或是介於其中的任何直徑。篩網的相交線可為相同或不同的尺寸。
篩網可由任何有導熱能力的材料所組成，包含金屬如不銹鋼、鐵、銅、鈮(niobium)、鉬(molybdenum)、鎳(nickel)、鉑(platinum)、鉭(tantalum)、鈦(titanium)、鎢(tungsten)或錸(rhenium)、或是包含上述任何金屬的合金、或其之任何組合。在一些實施例中，篩網可大量地包含鎢。在一些實施例中，篩網可大量地包含鉬。在一些實施例中，篩網可包含鎢及鉬。在一些實施例中，篩網可包含0.1%-99.9%鉬：99.9%-0.01%鎢。在一些實施例中，篩網可包含40原子%-60%原子鉬：60%-40%原子鎢。在一個實施例中，篩網可包含50原子%鉬：50原子%鎢。在一些實施例中，篩網可包含鎢及鉬中的至少之一，且更包含錸。通常篩網的材料將具有比將燒結之前驅材料的燒結溫度更高的裂解或熔點溫度。在一些實施例中，金屬具有之熔點溫度較燒結溫度高出至少200℃。
在一些實施例中，篩網被配置成相交線以直角交織而成的「平紋織(plain weave)」。在一些實施例中，篩網被配置成「斜紋織(twilled weave)」，其使用較重的線產生正方形的篩網開口，且每一條線交錯地覆蓋在兩條線上面及覆蓋在兩條線下面。(如同在第1D圖描繪的)。藉由「交錯配置(stagger)」線的重疊，斜紋圖案就在斜紋織篩網中形成了。在一些實施例中，篩網被配置成一個「平紋濾布(plain filter cloth)」的織法，或是「疊織(Dutch weave)」。在這樣的結構中，相交線在「平紋織」中以直角交織，但是使用較重的經線(warp)及較輕的緯紗(shute)，緯紗的線皺褶導致一個較小的三角形篩網開口。在一些實施例中，篩網被配置成「斜紋濾布(twilled filter cloth)」織法。在這個結構中，每一條線交錯地覆蓋在兩條線上面及覆蓋在兩條線下面，如同在「斜紋織」裡，但使用不同尺寸的線來當經線及緯紗。這樣允許篩網數量為一般的斜紋織的兩倍。在一些實施例中，篩網被配置成一個「微米(micron)」織，其中較細的線係以特殊的線配置方法與較重的線重疊，來產生較高的篩網數量。微米織的篩網極端地耐用，且以此結構，有可能擁有像是每平方吋1000000個這樣多的篩網開口。在一些實施例中，篩網被配置成一個「格子(grid)」(或是「格子規格」(grid specifications))織法，其中使用非常細的線，線包含例如不銹鋼。這樣的篩網結構可導致非常高的篩網開口面積比率。
在一些實施例中，一或兩個篩網在燒結前不會與前驅材料結合。在一些實施例中，篩網可滑動地與前驅材料接觸。在一些實施例中，前驅材料，像是陶瓷緊密物，可在複數個接觸點或線滑動地與篩網接觸。陶瓷緊密物可包含陶瓷粒子。「可滑動地接觸」包含其中固體的前驅材料可在前驅材料與篩網之間的收縮或於接觸面的方向移動之情況。這樣可幫助降低在固體陶瓷緊密物中的破裂或拱起之形成。
任何合適的加熱機制可被用來加熱兩個篩網結構之間的前驅材料。舉例來說，前驅材料可加熱至最高溫為約1000℃至約3000℃、約1500℃至約2000℃或約1800℃。加熱可發生與需求的一樣久，以得到想要的燒結效應，像是約1小時至約50小時、約3小時至約20小時、約5小時至約20小時或是例如約5小時。在一些實施例中，加熱至最高溫，例如1000~3000℃可經過約1小時至約10小時之一段期間而發生，且材料可保持在最高溫約1小時至約20小時。
在一些實施例中，篩網結構可藉由傳導板來加熱，傳導板可以如金屬之傳導材料組成。這樣的傳導材料可包含鐵合金、銅合金、鈮、鉬、鎳合金、鉑、鉭、鈦、鎢等。加熱可藉由使用像是第3圖中描繪的結構來完成。在這樣的結構中，前驅材料310係被第一篩網320與第二篩網330所包夾並與其熱接觸。篩網320與熱傳導板340交替熱接觸，而篩網330與熱傳導板350熱接觸。因此，熱傳導板340與熱傳導板350可經由篩網320與篩網330加熱前驅材料。篩網320與篩網330可包含相同的材料或不同的材料。
這種類型的結構亦可允許前驅材料，如前驅材料310，藉由像是傳導板340及傳導板350之傳導板壓製，其有助於減少與熱有關的撓曲(warping)及破裂(cracking)。在一些實施例中，可施加足夠的壓力至前驅材料，以減少曲度(camber)。在一些實施例中，施加夠低的壓力以允許篩網和前驅材料之間的滑動囓合(sliding engagement)。在一些實施例中，藉由頂板的重量施加壓力，其通過第一和第二篩網及前驅材料直達底板。在一些實施例中，頂板例如板350（其中，為參考起見，可以描述為放置在第一篩網上），具有的重量為約0.01 g/cm2至約100 g/cm2或約0.1g/cm2至約20 g/cm2。在一些實施例中，板的重量為約2.5 g/cm2至約7.5 g/cm2。在一些實施例中，板可為2吋×2英吋平方的導熱材料，像是鎢，可重約15g、約23克或約25g。
在一些實施例中，曲度是小於約20％、約10％、或約5％，係以曲度的量作為平面陶瓷片的厚度百分率而定量。在一些實施例中，曲度小於約100μm/mm2、約50μm/mm2或約10μm/mm2。
前驅組成物可包含任何組成物，其包含至少兩種不同的原子元素，例如Al2O3、ZrO2、Y2O3等。
前驅組成物可包含雙元素氧化物，包含含有至少兩種不同的原子元素之化合物，其中兩種不同的元素中至少有一個包含氧。
前驅組成物可包含雙元素非氧化物，包含含有至少兩種不同的原子元素之化合物，其中兩種不同的元素不包含氧。
在一些實施例中，前驅材料可包含單或多元氧化物(single or multiple oxide)材料。
在一些實施例中，前驅組成物可為前驅主體材料。在一些實施例中，主體材料可為粉末，其包含單一的無機化學化合物，例如Y3Al5O12(YAG)粉末相比於氧化釔(yttria)及氧化鋁(alumina)。主體材料可具有約0.1μm至約20μm之平均粒徑尺寸。
在一些實施例中，前驅組成物可包含磷光體粉末。磷光體粉末可包含但不限於氧化物，如金屬元素或矽的氧化物，其包含矽酸鹽(silicate)、磷酸鹽(phosphate)、鋁酸鹽(aluminate)、硼酸鹽(borate)、鎢酸鹽(tungstate)、釩酸鹽(vanatate)、鈦酸鹽(titanate)、鉬酸鹽(molybdate)或這些氧化物的組合。磷光體粉末亦可包含硫化物、硫氧化物、氟氧化物、氮化物、碳化物、氮硼酸鹽(nitridobarates)、氯化物(chlorides)、磷光體玻璃(phosphor glass)或其組合。
在一些實施例中，前驅組成物可包含一或多個氧氮化物，像是包含金屬元素或矽之氧氮化物。
前驅組成物可包含主體-摻質材料，如一種材料其主要是單一固態化合物，或主體材料，在主體結構中具有少量的一或多個原子，其被一或多個非主體原子或摻雜原子所取代。在一些實施例中，前驅組成物可為石榴石主體材料或氮化物主體材料。在一些實施例中，前驅組成物可進一步包含摻質材料。
在一些實施例中，前驅組成物可包含石榴石主體材料。如本文所用，「石榴石」包含任何能被所屬技術領域中具有通常知識者可辨識為石榴石的材料，以及本文中被識別為石榴石的任何材料。在一些實施例中，「石榴石」的名稱指的是無機化合物的三級結構，像是混合的金屬氧化物。
在一些實施例中，石榴石可由氧和包含II族、III族、IV族、V族、VI族、VII族、VIII族、或鑭系金屬之至少兩種不同的元素所組成。舉例來說，石榴石可由氧及兩或多種下列元素的組合所組成：鈣(Ca)、矽(Si)、鐵(Fe)、銪(Eu)、鈰(Ce)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鎦(Lu)、釹(Nd)、釔(Y)、鑭(La)、銦(In)、鋁(Al)、和鎵(Ga)。
在一些實施例中，合成的石榴石可以化學式A3D2(EO4)3來描述，其中A、D及E為包含II族、III族​​、IV族、V族、VI族、VII族、VIII族元素、以及鑭系金屬之元素。A、D及E可表示單一元素，或者是表示A、D或E代表了大多數之主要元素，且包含II族，III族，IV族，V族，Ⅵ族，Ⅶ族，Ⅷ族元素及鑭系金屬的少量之一或多種摻質元素。因此，上述化學式可擴展為：
(主A+摻雜劑)3(主D+摻雜劑)2( [主E +摻雜劑] O4)3。
在石榴石顆粒裡，A(例如Y3+)之主元素或摻質元素原子可在十二面體的配位位置，或者可在一個不規則的立方體中被8個氧原子配位。此外，D(例如Al3+、Fe3+等)之主元素或摻質元素原子，可在八面體位置。最後，E(例如Al3+、Fe3+等)之主元素或摻質元素原子可在四面體的位置。
在一些實施例中，石榴石可在立方晶系中結晶，其中大致等長的三個軸相互垂直。在這些實施例中，這樣的物理特性可幫助產生的材料之穿透度或其它化學或物理特性。在一些實施例中，石榴石可為釔鐵石榴石(YIG)，其可以化學式Y3Fe2(FeO4)3或(Y3Fe5O12)來代表。YIG中，五個鐵(III)離子可佔據兩個八面體和三個四面體位置，而釔(III)離子在一不規則立方體中與八個氧離子配位。在YIG中，在兩種配位位置的鐵離子可能表現出不同的自旋，這可能會導致磁性行為。舉例來說，藉由用稀土元素取代特定的位置，可得到有趣的磁特性。
一些實施例包含金屬氧化物石榴石，像是YAG或Gd3Ga5O12(GGG)，其可具有期望的光學特性，像是透明(transparency)或半透明(translucency)。在這些實施例中，十二面體的位置可用其他稀土陽離子來部分摻雜或完全取代，以應用於像是用於電致發光裝置的磷光體粉末。在一些實施例中，特殊的位置被稀土元素如鈰所取代。在一些實施例中，摻雜稀土元素或其它摻質對於調整性質，如光學性能，可能是有用的。舉例來說，一些摻雜的化合物，可依電磁能的應用而發光。在磷光體的應用中，一些實施例係以化學式(A1-xREx)3D5O12來表示，其中A及D為二價、三價、四價或五價元素；A可包含例如釔(Y)、釓(Gd)、鑭(La)、鎦(Lu)、鐿(Yb)、鋱(Tb)、鈧(Sc)、鈣(Ca)、鎂(Mg)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、錳(Mn)及其組合；D可包含例如鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉬(Mo)、鐵(Fe)、矽(Si)、磷(P)、釩(V)及其組合；且RE可為稀土金屬或過渡元素，包含例如，鈰(Ce)、銪(Eu)、鋱(Tb)、釹(Nd)、鐠(Pr)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Sm)、鉺(Er)、鉻(Cr)、鎳(Ni)及其組合。此化合物可為立方體材料，其具有有用的光學特性，如透明、半透明、或所希望顏色之發射。
在一些實施例中，石榴石可包含釔鋁石榴石，Y3Al5O12(YAG)。在一些實施例中，YAG可摻以釹(Nd3+)。如本文之揭露而製得的YAG，對於在雷射中作為雷射介質可能是有用的。用於雷射使用的實施例可包含摻雜釹及鉻的YAG (Nd:Cr:YAG或Nd/Cr:YAG)、鉺摻雜的YAG(Er:YAG)、鐿摻雜的YAG(Yb:YAG)；釹鈰雙摻雜的YAG(Nd:Ce:YAG或Nd,Ce:YAG)、鈥-鉻-銩三摻雜的YAG(Ho:Cr:Tm:YAG或Ho,Cr,Tm:YAG)、銩摻雜的YAG (Tm:YAG)、以及鉻(Ⅳ)摻雜的YAG(Cr:YAG)。在一些實施例中，YAG可摻有鈰(Ce3+)。鈰摻雜的YAG可用作為發光裝置裡的磷光體，其發光裝置例如發光二極體以及陰極射線管。其它實施例包含鏑摻雜的YAG(Dy:YAG)及鋱摻雜的YAG(Tb:YAG)，其亦用作為發光裝置裡的磷光體。一些實施例包括釓摻雜的YAG(Gd:YAG)，像是釓摻雜的YAG具有約0.1原子%至40原子%、約1原子%至約35原子%、約5原子%至約25原子%、約8原子%至約15原子%、或約10原子%的釓，取決於釔和釓的原子總數。
在一些實施例中，燒結的陶瓷板可為鎦鋁氧化物，像是一選擇性地摻雜之鎦鋁石榴石(LuAG)。在一些實施例中，LuAG未被摻雜。
在一些實施例中，石榴石主體材料可為前驅材料，其包含釔的氧化物、鋁的氧化物、鎦的氧化物、及釓的氧化物。
在一些實施例中，氮化物主體材料可為具有以通式M--A--B--N:Z表示的四級主體材料結構。這樣的結構可增加磷光體的發光效率。在一些實施例中，M是二價元素，A是三價元素，B是四價元素，N是氮，以及Z是主體材料中的摻質/活化劑。
M可為鎂、鈹、鈣、鍶、鋇、鋅、鎘、汞或其組合。A可為硼、鋁、鎵、銦、鈦、釔、鈧、磷、砷、銻、鉍或其組合。B可為碳、矽、鍺、錫、鎳、鉿、鉬、鎢、鉻、鉛、鋯或其組合。Z可為一或多個稀土元素、一或多個過渡金屬元素或其組合。
氮化物材料中，元素M和摻質元素Z的莫耳比Z/(M+Z)可為約0.0001至約0.5。當元素M和活化劑元素Z的莫耳比Z/(M+Z)落入這個範圍內時，因為過量的活化劑內容物造成的濃度淬滅(concentration quenching)而導致發光效率的下降是可以避免的。另一方面，當莫耳比在此範圍內時，因為過少的活化劑含量引起的極小量的光發射貢獻原子而導致發光效率的下降亦是可避免的。根據要添加的活化元素Z之類型，Z/(M+Z)的最優比例可有所變化。在一些實施例中，Z/(M+Z)的莫耳比為0.0005～0.1的範圍內可提供改良的發射。
對於M為鎂、鈣、鍶、鋇、鋅或其組合之組成物，原料可輕易地獲得且環境的負荷低。因此，這樣的組成物可能較優。
對於M為鈣之組成物，材料中之A為鋁，B為矽，而Z為銪，原料可輕易地獲得且環境的負荷低。此外，具有這樣的組成物的磷光體之發射波長在紅光範圍內。紅光系的磷光體當與藍光發光二極體(LED)和黃色磷光粉結合時，可以有產生在調整的色溫下具有高現色性指數Color Rendering Index (CRI)的暖白光之能力。因此，這樣的組成物可能較優。
氮化物主體前驅物的一些例示包含Ca3N2(像是具有至少2N之Ca3N2)、AlN(像是具有至少3N之AlN)、Si3N4(像是具有至少3N之Si3N4)。2N的名稱指至少99%的純度。3N的名稱指至少99.9%的純度。
在一些實施例中，前驅組成物可進一步包含摻質前驅物。在一些實施例中，摻質可為稀土化合物或過渡金屬。在一些實施例中，摻質可包含Ce3+、Gd3+及或Eu2+。合適的前驅摻質材料包含但不限於，CeO2、Ce(NO3)3、[Ce(NO3)3]‧[6 H2O]、Ce2O3、Gd2O3及/或EuN。其它合適的前驅摻質材料包含所需的摻質材料的各自的金屬氧化物，例如銩、鐠及/或鉻的氧化物。
在一些實施例中，前驅物材料可為陶瓷緊密物的形式。陶瓷緊密物包含可在一定程度上壓實或預形成之前驅材料。陶瓷緊密物可包含幫助燒結的材料，像是溶劑或黏著劑。在燒結之前或過程中，材料可被加熱到足夠高的溫度以除去任何溶劑、黏著劑及/或任何其它有機材料。
在一些實施例中，陶瓷緊密物可以為包含陶瓷顆粒的生坯片形式。
在一些實施例中，石榴石材料及其他材料像是助熔添加劑、塑化劑、溶劑對創建一個漿料或生坯片是有用的，那些材料敘述於2011年1月28日提交的美國專利輯第8283843號，以及2009年2月19日提交的美國專利輯第8169136號中，其對於他們揭露之用以創建漿料或生坯片的所有相關材料納入本文參考文獻。
第4圖顯示，磷光體陶瓷可被整合到一個LED中的一種方式的一個例子。磷光體陶瓷101可設置在LED 102的上方，使來自LED的光在離開系統之前通過磷光體陶瓷。一部分從LED發射出來的光可被磷光體陶瓷吸收，以及隨後藉由發光發射轉化為較低波長的光。因此，由LED發射的光的顏色，可藉由像是磷光體陶瓷101的磷光體陶瓷而修飾。
實施例
實施例1
在這實施例中，57.06克的氧化釔(Y2O3)顆粒具有約4.5m2/g之布魯諾爾-埃米特-泰勒(Brunauer-Emmett-Teller, BET)表面積，以及42.94克的氧化鋁(Al2O3)顆粒具有5.6 m2/g 之BET表面積，其中加入250ml的氧化鋯(ZrO2)球磨瓶(Torrey Hills Technologies, LLC, San Diego, California)。粉末總重量為100.00克，而Y2O3與Al2O3的混合比以化學計量比為3:5的莫耳%以形成YAG。分散劑(2.00pph，2.00克)與四乙基矽氧烷(Tetraethyl orthosilicate)(0.50pph，0.50克)作為燒結助劑也被加進磨瓶裡。甲苯(33.33克)加進磨瓶裡，接著用手攪拌磨瓶中的內容物，直到混合物似乎呈液體狀。接著將直徑為3mm的氧化鋯(ZrO2)研磨介質130克加進磨瓶裡，且磨瓶中的混合物藉由一個桌上型行星式球磨機(MTI Corporation, Richmond, California)來研磨約24小時以作為第一的混合步驟。
同時，聚合黏著劑和塑化劑的黏著劑溶液的製備係藉由溶解21.00克聚(乙烯醇縮丁醛-共-乙烯醇-乙酸乙烯酯)(poly(vinyl butyral-co-vinyl alcohol-co-vinyl acetate, PVB))、10.50克鄰苯二甲酸苯甲基正丁基酯(Benzyl n-butyl phthalate, BBP)、以及10.50克聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)在90克甲苯中，同時攪拌全部約24小時。
如上述製備的黏著劑溶液(47.14克)加進磨瓶中的陶瓷顆粒的研磨溶液裡，以在最終的漿料中含有7.50 pph的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、3.75pph的鄰苯二甲酸苯甲基正丁基酯(BBP)、以及3.75 pph的聚乙二醇(PEG)。然後這個混合物藉由桌上型行星式球磨機進一步被球磨約24小時。當整個球磨過程完成後，將所得的漿料通過一個具有0.05mm孔徑的注射輔助的金屬簾網過濾器而過濾，以除去聚集的陶瓷顆粒。得到的漿料黏度在400 cP至800 cP的範圍內。然後將漿料以具有鑄造速度為1.1公尺/分鐘的可調薄膜塗佈器(Gardner Company)澆鑄於矽塗層的聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Teraphthalate)基板薄膜(Paul N. Gardner Company, Inc., Pompano Beach, Florida)上。根據所需的生坯片厚度而調整薄膜塗佈器的刀片間隙。澆鑄帶在周圍大氣壓下乾燥，最終得到約80-100μm厚的生坯片陶瓷。
乾燥後的生坯片，以剃刀刀片切割成適當的大小，經切割的生坯片從PET基板分離，層疊複數個片材以得到為80μm至3.0mm的所需生坯片層板厚度範圍。此組件在24MPa室溫下層壓約5分鐘，隨後使用TBH-100H熱壓儀(Sansho Industry, Japan) 約16MPa在85℃下約5分鐘。層壓緊密物接著使用具有25W的CO2雷射之VLS2.30雷射雕刻及切割系統(Universal Laser Systems)切割，以獲得生坯層壓緊密物，其為12 mm x 12mm、18.5 mm x 18.5 mm、30 mm x 30 mm或50 mm x 50 mm的正方形，或直徑80mm的圓盤。經切割的層壓緊密物的每種尺寸分別為10 mm x 10 mm、15 mm x 15 mm、25 mm x 25 mm或40 mm x 40 mm的正方形狀，或直徑65mm的圓盤狀平面陶瓷片。
下一個步驟，聚合物黏著劑從層疊緊密物移除。層疊緊密物被具有號稱40%的孔隙率的氧化鋁Al2O3多孔蓋板包夾，以避免層壓緊密物在脫膠(debinding)的過程中撓曲、拱起及彎曲。複數個生坯層壓緊密物在多孔氧化鋁Al2O3蓋板(ESL ElectroScience, King of Prussia, Pennsylvania)之間交替地堆疊。層壓緊密物使用ST-1700C-445箱式爐(SentroTech Corporation, Brea, Ohio)在空氣中加熱至約1200℃約2小時，用來脫膠及素瓷焙燒(Bisk-firing)。加熱及冷卻速率分別為<0.7℃/分鐘及<4.0℃/分鐘。脫膠/素瓷焙燒的空白樣品使用高溫爐在10-3Torr的真空下1800℃完全燒結約5小時，高溫爐的加熱元件是由鎢製成的，並用機械泵連接。爐腔內部，空白樣品係被鎢篩網及鎢板交替包夾。所使用的篩網格類型總結在下面的表1中。亦參見比較例4。
這最終的燒結過程之加熱速率為約16.7°C/min. (~400°C)、8.0°C/min. (400-1000°C)、5.0°C/min. (1000-1400°C)、3.3°C/min. (1400-1500°C)及1.5°C/min. (1500-1800°C)，其中冷卻速率為8.0°C/min.以最小化在燒結期間的破裂。
鎢篩網可在燒結過程中提供「點接觸」及/或「二維(2-D)線接觸」(而不是「面積接觸」)的支撐。這樣的點或2-D線接觸，使薄生坯緊密物在高溫燒結過程中收縮。其結果是，因為鎢篩網YAG的平面陶瓷片在1800°C進行燒結而不破裂。
總結來說，生坯緊密物成功地燒結成大致平坦、薄的陶瓷片而沒有破裂，無論(a)漿料的種類，帶有二甲苯-乙醇混合溶劑、甲苯或水；或是(b)用於YAG陶瓷的摻雜元素；或是(c)在1700-1800°C不同的燒結溫度；或是(e)在最終的燒結YAG板裡存在空氣孔洞(而不是完全透明的YAG板)以用於光散射。這些方法不僅可應用於真空燒結，亦可應用於氫氣、氮氣、氬氣以及混合氣體燒結。
表1顯示用於燒結本實施例1及其他實施例的平面陶瓷的不同類型的篩網之總結(“M” = 篩網；“CE” = 比較例；“W”= 鎢；“Mo” = 鉬)。需要注意的是篩網1-7為正方形篩網，即篩網大小(每吋經線]×[每吋緯紗])在兩個方向皆相同。
表1


實施例2
含水漿料如在實施例1中所述而製備，除了以下： 133.55克的Y2O3顆粒、23.82克具有BET表面積為2.9m2/g的Gd2O3顆粒、111.68克Al2O3顆粒、45.00克水性丙烯酸聚合物溶液(固體含量：35重量%)作為用於最終生坯片的聚合黏著劑之主要成分、0.49克的2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇乙氧基化物(2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol ethoxylate)溶液作為用於含水漿料的消泡劑、4.87克的水性2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1 propanol)溶液作為塑化劑以及125.00克的milli-Q水加進一個1.0升的高密度聚乙烯(HDPE)厚壁瓶中，其內徑為124mm(BHB-1100, Kinki Youki, Japan)，用於含水漿料製備。
用手搖動在高密度聚乙烯(HDPE)瓶中的內容物，直到混合物似乎呈液體狀。1.5 kg之5-10 mm直徑的氧化鋯(ZrO2)研磨介質加入HDPE瓶中，而HDPE瓶中的混合物藉由700系列的「滾動型」球磨瓶(US Stoneware, East Palestine, Ohio)以70 rpm研磨約16小時。之後，額外的55.59克水性丙烯酸聚合物溶液加進HDPE瓶的陶瓷顆粒研磨溶液中，以最終在最終含水漿料中包含60體積%的陶瓷顆粒。接著這個混合物進一步藉由滾動行球磨瓶再行研磨約4小時。整個球磨過程完成後，所得的漿料通過具有孔徑為0.05mm之注射輔助的金屬簾網過濾器過濾，以除去聚集的陶瓷顆粒。得到的漿料黏度為200 cP至350cP的範圍。接著使用自動化的棍到棍模型102型帶連鑄機(DreiTek, Valley Center, California)以200mm/分鐘之澆鑄速率將漿料澆鑄在75μm厚的聚矽氧烷塗層的聚對苯二甲酸乙二醇酯聚酯薄膜基板膜上(Hansung Systems Inc., South Korea)。根據所需的生坯片厚度調整薄膜塗佈器的刀片間隙。澆鑄帶在長度各​​為0.5m的五個不同加熱區，在55-80℃下乾燥，最終得到45或60μm厚之YAG陶瓷生坯片。
將乾燥的生坯片用剃刀刀片切成約135mm ×135mm。具有相同組成之四層45μm厚的生坯片，或是三層60μm厚的生坯片的兩者其中一個被組裝在陽極化的鋁板上，而這種組件在加壓前係以真空包裝。這種組件使用冷等靜壓機(CIP)在40 MPa下80℃層壓10分鐘，其係使用一個ILS-66等靜壓層壓(Keko Equipment, Slovenia)。其結果是得到約135 mm×135 mm×0.17mm的層壓的生坯層板。接著使用VLS2.30雷射雕刻及切割系統(Universal Laser Systems)以25W的CO2雷射，為接下來與實施例1中所述的那些相同的素瓷焙燒(Bisk-firing)及燒結過程，將生坯層板雷射切割為尺寸18.5 mm×18.5 mm的立方體形狀。
脫膠/素瓷焙燒的空白樣品使用的高溫爐在10-5Torr的真空下1800℃完全燒結約5小時，其中的加熱元件是由鎢製成的並連接至擴散泵，以用於更高的真空水平。這個最終的燒結過程的加熱速率為約16.7℃/分鐘(～400℃)、8.0°C/分鐘(400-1000℃)、2.5℃/分鐘(1000至1400°C)、(1.7°C/分鐘，1400至1500°C）、及0.8℃/分鐘(1500-1800℃)，其中冷卻速度為8.0°C/分鐘，以最小化在燒結過程中的破裂。最後，得到15 mm×15 mm大小的陶瓷板。
篩網7(參見表1)在此例中展現出非常大的撓曲。參見表3，撓曲測量的說明如下。

實施例3
相似的YAG陶瓷如實施例2中之詳述進行處理，除了4.47克的聚合物銲珠(bead)，其係以交聯的聚(甲基丙烯酸甲酯) (poly(methyl methacrylate))製成且具有8μm之銲珠直徑，在最初的16小時球磨後也被添加到HDPE瓶的研磨液中以產生6.0體積%的空隙。這些銲珠會在素瓷焙燒後創造空氣空隙，這些空隙即使在使用鎢爐的燒結結束後仍保持著。最終，這些空隙會導致光散射。
篩網7(參見表1)在此例中展現出非常大的撓曲。參見表3，撓曲測量的說明如下。

實施例4
相似的YAG陶瓷如實施例2中之詳述進行了處理，除了97.50克的Y-2O3顆粒、73.38克的Al2O3顆粒、27.00克的水性丙烯酸聚合物溶液、0.32克的2,4,7,9-四甲基-5癸炔-4,7-二醇乙氧基化物(2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol ethoxylate)溶液，作為含水漿料的消泡劑、3.18克的水性2-氨基-2-甲基-1-丙醇溶液作為塑化劑以及60.00克的milli-Q水加進一個16盎司(0.45升)的聚丙烯(PP)厚壁瓶中，其具有內徑為80 mm(Parkway Plastics Inc., Piscataway, New Jersey)。
接著5-10 mm直徑的760克的氧化鋯ZrO2研磨介質加進PP瓶中，而PP瓶中的混合物藉由700系列的「滾動型」球磨瓶(US Stoneware, East Palestine, Ohio)以96 rpm研磨約16小時。之後，額外的38.63克水性丙烯酸聚合物溶液加進PP瓶的陶瓷顆粒研磨溶液中，以最終在最終漿料中包含60體積%的陶瓷顆粒。接著這個混合物進一步藉由滾動行球磨瓶再行研磨約4小時。帶狀澆鑄漿料以最終得到約60 μm厚的陶瓷生坯片。將乾燥後的生坯片用剃刀刀片切成約135 mm×135 mm。具有相同的組成之7層60 μm厚生坯片，組裝在陽極化的鋁板上，而此組裝係以真空包裝，然後在40 MPa在80℃下等壓壓制10分鐘。

實施例5
透明的LuAG陶瓷如實施例2中對YAG陶瓷之詳述進行處理，除了具有BET表面積為2.0m2/g的氧化鎦(Lu2O3)顆粒75.24克、32.13克Al2O3顆粒、15.00克水性丙烯酸聚合物溶液、0.14克的水性2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇乙氧基化物(2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol ethoxylate)溶液作為用於含水漿料的消泡劑、1.35克的水性2-氨基-2-甲基-1-丙醇(2-amino-2-methyl-1 propanol)溶液作為塑化劑以及30.00克milli-Q水加進8盎司(0.23升)聚丙烯(PP)厚壁瓶中，其具有內徑為80mm (Parkway Plastics Inc., Piscataway, New Jersey)。
接著5-10 mm直徑的380克的氧化鋯ZrO2研磨介質加進PP瓶中，而PP瓶中的混合物藉由700系列的「滾動型」球磨瓶(US Stoneware, East Palestine, Ohio)以96 rpm研磨約16小時。之後，額外的12.81克水性丙烯酸聚合物溶液加進PP瓶的陶瓷顆粒研磨的溶液中，以最終在最終漿料中包含60體積%的陶瓷顆粒。接著這個混合物進一步藉由滾動行球磨瓶再行研磨約4小時。帶狀澆鑄漿料以最終得到約65 μm厚的陶瓷生坯片。將乾燥後的生坯片用剃刀刀片切成約135 mm× 135 mm。具有相同的組成之3層65 μm厚的生坯片，組裝在陽極化的鋁板上，而此組裝係以真空包裝，然後在40 MPa在80℃下等壓壓制10分鐘。

實施例6
透明的LuAG陶瓷如在實施例5中之詳述進行處理，除了具有相同的組成之2層65 μm厚的生坯片，組裝在陽極化的鋁板上，而此組裝係以真空包裝，然後在40 MPa在80℃下等壓壓制10分鐘。
根據上述實施例1-6之製備陶瓷樣品的總結，總結在表2中。
表2

比較例1
與在實施例1-6中衍生相同的石榴石陶瓷板，係在無頂蓋板的鎢板上燒結。所有的樣品在由鎢製成的高溫真空爐(1800℃)裡燒結後均撓曲。由於在燒結過程中缺乏頂蓋板，很難得到任何平面的陶瓷。

比較例2
四片18.5 mm×18.5 mm的石榴石陶瓷的空白樣品被直徑為50 mm× 50 mm × 0.38 mm之15 mg鎢板(w/o鎢篩網)包夾，以減少如在比較例1所看到的撓曲。以算術平均數Ra所表示的鎢板表面粗糙度為0.65μm。在使用高溫真空的鎢爐(1800℃)燒結後，所有厚度小於150μm的石榴石陶瓷會破裂，其中約50%之350μm厚的石榴石陶瓷會破裂。樣品破裂的原因似乎是由於小面積的樣品黏在鎢板上。這樣的面積接觸(於使用篩網時，作為與點接觸(spot contact)之區別)會迫使樣品在燒結過程中收縮，從而導致在燒結過程中破裂，其在較薄的陶瓷特別明顯。

比較例3
四片18.5 mm× 18.5 mm的石榴石陶瓷的空白樣品被直徑為50 mm× 50 mm × 0.38 mm的15 mg鎢板(w/o鎢篩網)包夾，以減少撓曲。此例中鎢板的表面粗糙度(Ra)為3.46μm。就像在比較例2中，在使用高溫真空的鎢爐(1800℃)燒結後，所有厚度小於150μm之石榴石陶瓷會破裂，其中約50%之350μm厚的石榴石陶瓷會破裂。樣品再次破裂的原因似乎是由於小面積的樣品黏在鎢板上，這樣的面積接觸會迫使樣品在燒結過程中收縮，從而導致在燒結過程中破裂。

比較例4
四片18.5 mm× 18.5 mm的石榴石陶瓷的空白樣品被直徑為50 mm× 50 mm × 1.0 mm之10 mg多孔隙的氧化鋯(zirconia )板(取代鎢篩網+鎢板)包夾，以防止撓曲。會選擇氧化鋯板是因為氧化鋯的高熔點(~2400℃)。雖然氧化鋯蓋板的效用偶爾會導致得到的YAG陶瓷有欲求的平面水準，YAG板的表面常與氧化鋯蓋板在1675℃以上反應，導致在YAG板表面上有非均勻的表面粗糙度，其很容易被目測發現。此外，YAG陶瓷不能在1700℃以上燒結，由於YAG和氧化鋯經常在高溫下反應，兩個氧化物平面陶瓷片會在如此高的溫度下附著。

比較例5
YAG平面陶瓷片被鉬箔(molybdenum foil)(代替鎢網)所包夾，以減少撓曲。這使得YAG板可在較高的溫度(>1700℃)進行燒結。此外，YAG陶瓷的燒結過程中不會破碎，並保持均勻的和高透明度。這可能是由於在高溫下的燒結過程中YAG和鉬之間沒有反應。然而，YAG燒結板所期望的平坦性水準沒有達到。只得到撓曲的平面陶瓷片。高溫下的燒結過程中，鉬箔也撓曲，這可能造成燒結的YAG陶瓷的撓曲。

比較例6
YAG平面陶瓷片被非常粗糙具有很厚的鎢絲直徑的鎢6篩網所包夾。由於粗糙的篩網結構，燒結的YAG陶瓷隨網狀結構呈現輕微撓曲，雖然沒有觀察到明顯的裂紋，且產率保持100%。
在1800℃使用氧化鋯，所有的陶瓷片均破裂，並且粘住氧化鋯。在1800℃使用鉬，無破裂存在，但箔會在高溫下撓曲。在1800℃使用鎢板，75%-50%的陶瓷片會破裂(即肉眼可見的裂紋)。

撓曲及粗糙度的量測
測量撓曲的方法之例示如下。兩塊平板以給定距離分開地彼此平行設置。參見第5圖。板的總厚度(D)(距離A + B)及具撓曲樣品的垂直位移(距離C + E)藉由一測微器(micrometer)量測，其中C是無撓曲的樣品的已知厚度，而E是撓曲量。兩塊平行板的外表面都置於測微器之測量距離內。該板在足以於板之間插入樣品距離設置。一旦插入，鉗口(jaws)關閉直到鉗口接觸到板，並以測微器(D)測量鉗口之間的總距離。接著樣品撓曲的量(E)可以由D – (A + B + C)計算出來，其中已知之板之距離值及未撓曲的樣品由測得的總距離減去。
從實施例1-6的陶瓷樣品撓曲的測量表明，本揭露的方法減少陶瓷材料的撓曲。實施例1-6中所述的所有陶瓷樣品使用測微器和游標卡尺來測量曲度。測微器具有較小表面積的測量介面(尖端，直徑約5 mm)。卡尺具有較大的表面積測量介面(鉗口面約30 mm)。陶瓷樣品同時用兩種儀器去測定。「好」的樣本以測微器或卡尺測量時具有大致相同之厚度，表示很少或根本沒有撓曲。在每個陶瓷平面上的不同位置藉由測微器進行了5次厚度量測。這些撓曲測量的平均值列於表3，顯示使用測微器和卡尺之實施例1-6的15 mm×15 mm陶瓷板撓曲的實驗結果。


注意篩網7(參見表1)在實施例2及3的條件下顯現出特別大的撓曲，其各自撓曲為0.27 mm及0.31 mm。
實施例1-6中的總結於表3的測量撓曲，與篩網中的接觸點或線的數量之間的相關性，顯示於第6A圖和第6B圖。由此可明顯看出，使用的篩網中的接觸點或線的數量增加，根據目前所描述的過程中產生的所有陶瓷撓曲為最小化。
保持陶瓷的平坦性的同時，最小化燒結陶瓷的表面粗糙度的也是重要的。否則，燒結陶瓷的高粗糙度可能會影響厚度測量。因此，燒結時使用篩網的石榴石陶瓷的表面粗糙度(以算術平均數值Ra表示)，藉由攜帶式粗糙度儀(Model 54-400-110, Fred V. Fowler Company Inc., Newton Massachusetts)，在陶瓷平面上5個不同的位置測量。由於測量上的難度，任何變形及/或破裂的樣品均被排除在此次測量外。所有平面樣品的表面粗糙度測量的平均值之總結如表4所示。
表4
顯示於表4的測量值Ra與篩網之間的相關性，顯示於第7A圖和第7B圖。由此可明顯看出，使用的篩網中的接觸點或線的數量之接觸數量增加，能將根據目前所描述的過程中產生的所有陶瓷表面粗糙度最小化。
除非另有說明，表示的成分數量，如分子量、反應條件等在本說明書及申請專利範圍中使用的性質之所有的數字，應被理解為在所有的情況下藉由名詞「約」修飾。因此除非另有相反說明，在本說明書和所附的申請專利範圍中所述的數值參數係為近似值，其可取決於追求得到欲求的性能而有所變化。至少不作為企圖限制相等於申請專利範圍的範圍意旨之應用，每一個數字參數應至少按照記載的有意義的數字及藉由應用原本的大約技術而被理解。
用於描述發明之內文(特別是以下申請專利範圍的上下文)中之用詞「一(a)」、「一(an)」、「該」及相似之指涉，被理解為涵蓋單一個與複數個，除非另有指明，或是上下文明顯矛盾。本文所​​描述的所有方法可以任何適當的順序實行，除非本文另有註明，或與上下文明顯矛盾。本文提供之任何或所有實施例或是示範性的語言(例如，「就像這樣」)的運用，僅僅是為了更好的闡明發明，並不構成任何申請專利範圍的範圍的限制。任何對於本發明的應用必要的未要求保護的要素，應理解為其表示在本說明書中沒有說明。
本文所揭露的選擇性的元素或實施例中的分組不被解釋為限制。每一族群成員可以單獨或與本文中所發現的該族群其他成員或其他元素任意組合而指涉及主張。可預期為方便及/或可專利性的原因，族群中一或多個組的成員可包含或刪除於族群中。當任何此類包含或刪除發生時，說明書被視為包含該族群作為修飾，因此實現了用於附加的申請專利範圍中所使用的所有馬庫西族群的書面說明。
本文所描述的某些實施例，包含用於實施本發明的發明人已知的最佳模式。當然，依靠閱讀前述的敘述，對這些描述的實施例的變化將變得對所屬技術領域具有通常知識者而言為顯而易知。發明者預期熟練的工匠適當採用的這種變化，發明者擬以本文中具體描述外地實行本發明。因此，申請專利範圍包含所有描述於適用法律所允許的申請專利範圍的修改和等值的專利標的。此外，除非本文中另有說明或在其他方面上下文有明顯矛盾，設想任何在所有可能的變化中的上述元素的組合。
最後，應當理解的是，本文中揭露的實施例為申請專利範圍原則之說明。其他可採用之修正都在申請專利範圍之範疇內。因此，由非限制的實施例的方式，可根據本文之技術使用替代實施方案。據此，申請專利範圍並不受精確呈現與敘述的實施例限制。
310．．．前驅材料
320．．．第一篩網
330．．．第二篩網
340、350．．．熱傳導板

Claims (47)

  1. 一種燒結陶瓷以製成燒結的陶瓷板之方法，其包含：
    加熱介於一第一篩網與一第二篩網之間的一陶瓷前驅材料；
    其中在加熱過程中，至少該陶瓷前驅材料的一第一部分接觸該第一篩網，且至少該陶瓷前驅材料的一第二部分接觸該第二篩網；
    因此製得一燒結的陶瓷板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係包含一陶瓷粒子的一未燒結的陶瓷緊密物形式。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之方法，其中該陶瓷前驅材料滑動地接觸該第一篩網及該第二篩網。
  4. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網中之任一或兩者皆包含一導熱材料。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該導熱材料具有大於該未燒結的陶瓷緊密物之一燒結溫度的一裂解溫度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該裂解溫度至少大於該燒結溫度200℃。
  7. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係一溶劑、一黏著劑及一陶瓷粒子的一漿料之產品，其在足夠地高溫下加熱，以揮發或燒出實質上所有的黏著劑及溶劑。
  8. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係為包含一陶瓷粒子的一未燒結的生坯片形式。
  9. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料在複數個實質上周期分佈的接觸點或線，滑動地接觸該第一篩網及/或該第二篩網。
  10. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料在該複數個實質上均勻分佈的接觸點或線，滑動地接觸該第一篩網及/或該第二篩網。
  11. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中每平方吋之該接觸點或線的數目係約500、1000、1500、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、5500、6000、6500、7000、7500、8000、8500、9000、9500或10000。
  12. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，更包含施加足夠地壓力至該陶瓷前驅材料，以降低該燒結的陶瓷板的曲度，但允許該陶瓷前驅材料與該第一篩網及/或該第二篩網滑動囓合(sliding engagement)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該燒結的陶瓷板之曲度係小於50μm/mm2的垂直位移。
  14. 如申請專利範圍第12或13項所述之方法，其中施加的足夠壓力包含設置約0.1gm/cm2至約20 gm/cm2之一金屬板在該第一篩網上。
  15. 如申請專利範圍第4項所述之方法，其中該導熱材料包含不銹鋼、鐵、鐵合金、銅、銅合金、鈮、鈮合金、鉬、鉬合金、鎳、鎳合金、鉑、鉑合金、鉭、鉭合金、鈦、鈦合金、鎢、鎢合金、錸、錸合金或其之任何組合。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該導熱材料大量地包含鎢。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中該導熱材料包含一鎢：鉬合金。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該鎢：鉬合金係約50原子%的鉬。
  19. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆包含複數個交織線，其中該複數個交織線在平面上提供複數個實質上周期分佈的接觸點或線。
  20. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆配置成一平紋織。
  21. 如申請專利範圍第1至19項任何一項所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆配置成一斜紋織。
  22. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係為包含一氧化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。
  23. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該氧化物材料包含一金屬元素。
  24. 如申請專利範圍第22項所述之方法，其中該氧化物材料包含矽。
  25. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係為包含一石榴石材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之方法，其中該石榴石材料包含釔。
  27. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係為包含一氮化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。
  28. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該陶瓷前驅材料係為包含一氮氧化物材料的一種未燒結的陶瓷緊密物形式。
  29. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該氮氧化物材料包含一金屬元素。
  30. 如申請專利範圍第28項所述之方法，其中該氮氧化物材料包含矽。
  31. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆包含相交成90°的角度之複數條線。
  32. 如申請專利範圍第1至30項任何一項所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆包含相交成約10°、約15°、約30°、約45°、約60°或約80°的角度之複數線。
  33. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆具有為約每吋5條線至約每吋500條線之一篩網尺寸。
  34. 如申請專利範圍第33項所述之方法，其中該篩網尺寸為約每吋10條線至約每吋200條線。
  35. 如申請專利範圍第34項所述之方法，其中該篩網尺寸為約每吋30條線至約每吋100條線。
  36. 如申請專利範圍第35項所述之方法，其中該篩網尺寸為約每吋40條線、約每吋50條線、約每吋60條線、約每吋70條線或約每吋80條線。
  37. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網任一或兩者皆具有一篩網尺寸其為約每吋5條線至約每吋500條線，及線直徑小於約400μm。
  38. 如前述任何一項申請專利範圍所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆具有於兩種維度上皆相同之一篩網尺寸。
  39. 如申請專利範圍第38項所述之方法，其中該篩網尺寸為約每吋40 x 40線、約每吋50 x 50線、約每吋60 x 60線、約每吋70 x 70線或約每吋80 x 80線。
  40. 如申請專利範圍第1至37項任何一項所述之方法，其中該第一篩網及該第二篩網之任一或兩者皆具有於兩種維度上不相同之一篩網尺寸。
  41. 如申請專利範圍第1至21項及第31至39項任何一項所述之方法，其中該燒結的陶瓷板包含選擇性地摻雜之一釔鋁石榴石。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之方法，其中該燒結的陶瓷板包含釓摻雜之該釔鋁石榴石。
  43. 如申請專利範圍第41項所述之方法，其中該釔鋁石榴石為未摻雜。
  44. 如申請專利範圍第1至21項及第31至39項任何一項所述之方法，其中該燒結的陶瓷板包含選擇性地摻雜之一鎦鋁石榴石。
  45. 如申請專利範圍第44項所述之方法，其中該鎦鋁石榴石為未摻雜。
  46. 一種燒結的陶瓷板，其係根據申請專利範圍第1至45項之任何一項所述之方法製得。
  47. 一種發光裝置，包含如申請專利範圍第46項所述之燒結的陶瓷板。
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